【摘 要】
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激光选区熔化成形技术具有传统制造无法实现的特殊优势,能够制造复杂结构零件、成形速度快、一体成形无需装配等优点,在未来制造技术中拥有巨大潜力。激光选区熔化成形技术是
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激光选区熔化成形技术具有传统制造无法实现的特殊优势,能够制造复杂结构零件、成形速度快、一体成形无需装配等优点,在未来制造技术中拥有巨大潜力。激光选区熔化成形技术是集新型材料技术、数字化成形制造技术、计算机信息技术为一体的先进制造技术,它是增材制造技术的未来发展趋势,引领了当今制造业的革命风暴。本文介绍了激光选区熔化成形技术的原理和特点,分析了熔池温度测量与控制的难点与发展趋势。通过设计新型的光路系统,利用红外测温仪捕捉热辐射红外光束,构建熔池温度测量系统及控制系统;并构建了激光选区熔化成形数值模拟模型,进行了多组样件的仿真模拟分析;对熔池温度场进行数学模型的构建,得到熔池温度的预测公式。具体研究内容如下:(1)研究了激光选区熔化成形技术的工作原理及特点,通过查阅国内外相关专利及论文,综述了激光选区熔化成形温度测量与控制研究情况和最新研究进展,激光加工过程中循环变化的温度场影响着成形质量,对熔池温度场进行研究尤为重要。(2)采用数值模拟分析的方法首先对激光选区熔化成形温度场进行数值模拟,通过改变材料的热物性参数模拟激光选区熔化成形熔凝过程,利用生死单元技术对激光选区熔化成形加工过程进行模拟,根据数值模拟分析结果,对相关测量参数和测量方式进行设置,从而对熔池温度进行检测。(3)为了实现熔池温度场的高精度测量,开发新型光路系统,利用红外测温仪采集熔池温度,构建了激光选区熔化成形熔池温度测量系统,同时获得了不同工艺参数下的激光熔池温度场测量结果及相关的规律分析。(4)对激光熔池温度预测方法的构建进行研究,把主要工艺参数作为自变量,建立熔池温度与工艺参数之间影响因子关系的数学模型,对测试结果数据采用MATLAB软件进行非线性多元回归分析,构建熔池温度预测公式,获得检测精度为4%。(5)建立激光选区熔化成形熔池温度测控系统,在熔池温度场控制策略上引入了“模糊控制”策略,使整个温度控制系统具有自适应性。利用Labview软件实现激光选区熔化成形加工过程中熔池温度的监控。
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